DE10316129B4

DE10316129B4 - Diagnosemodul und Steuergerät für eine Ventilbatterie

Info

Publication number: DE10316129B4
Application number: DE2003116129
Authority: DE
Inventors: Heiko Kühbauch
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2023-04-04
Also published as: DE10316129A1

Abstract

Diagnosemodul zur Anreihung an mindestens ein Ventilmodul (13, 14) einer fluidtechnischen Ventilbatterie (10) mit mehreren Arbeitsanschlüssen (24) zum Anschluss und Ansteuern einer Maschine, einer Anlage oder einzelner Arbeitsgeräte, wobei die anzusteuernden Einrichtungen durch Fluidkraft betrieben werden, wobei die Ventilbatterie (10) in einer Reihenrichtung angeordnete Montageplätze (36–39) für Ventilmodule (13, 14) aufweist, die jeweils mindestens ein mit einem beweglichen Ventilglied (22) ausgestattetes Ventil enthalten, wobei an den Montageplätzen (36–39) Ventilbatterie-Kontaktmittel (56) zur Herstellung von Bus-Kommunikationsverbindungen (30) mit den Ventilmodulen (13, 14) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass es anstelle eines Ventilmoduls (13, 14) an einem der Montageplätze (36–39) der Ventilbatterie (10) montierbar ist, und dass es mit den Ventilbatterie-Kontaktmitteln (56) kommunizierende Modul-Kontaktmittel (54, 55; 60) aufweist, die zu einer Identifizierung des Diagnosemoduls (15, 16) in der Ventilbatterie als Diagnosemodul über die Bus-Kommunikationsverbindungen (30) ausgestaltet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Diagnosemodul zur Anreihung an mindestens ein Ventilmodul einer fluidtechnischen Ventilbatterie mit mehreren Arbeitsanschlüssen zum Anschluss und Ansteuern einer Maschine, einer Anlage oder einzelner Arbeitsgeräte, wobei die anzusteuernden Einrichtungen durch Fluidkraft betrieben werden, wobei die Ventilbatterie in einer Reihenrichtung angeordnete Montageplätze für Ventilmodule aufweist, die jeweils mindestens ein mit einem beweglichen Ventilglied ausgestattetes Ventil enthalten, wobei an den Montageplätzen Ventilbatterie-Kontaktmittel zur Herstellung von Bus-Kommunikationsverbindungen mit den Ventilmodulen vorhanden sind. Die Erfindung betrifft ferner ein Steuergerät für eine derartige fluidtechnische Ventilbatterie sowie eine Ventilbatterie.

Eine Druckluftwartungseinheit mit einem derartigen Diagnosemodul und einem einzigen zentral über ein Bussystem schaltbaren Hauptventil geht aus deutschen Patentschrift DE 197 46 179 C2 hervor.

Eine Ventilbatterie mit batterieartig gruppierten Ventilen, die zur individuellen Ansteuerung angeschlossener Arbeitsgeräte, insbesondere pneumatischer Zylinder dienen, geht bei spielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 30 414 A1 hervor. Die Ventilmodule kommunizieren auf dem beispielsweise als seriellen Bus ausgestalteten Bus. Externe Arbeitsgeräte sind an Arbeitsanschlüsse angeschlossenen. Eine Diagnose ist bei der Ventilbatterie gemäß DE 42 30 414 A1 nicht vorgesehen.

Bei einer Ventilbatterie gemäß der deutschen Gebrauchsmusterschrift 202 19 497, die einen Aufbau der eingangs genannten Art hat, sind Diagnosemodule zwischen den Ventilmodulen angeordnet, wobei jeweils ein Diagnosemodul einem Ventilmodul zugeordnet ist. Somit entsteht eine regelmäßige Folge Ventilmodul-Diagnosemodul-Ventilmodul-Diagnosemodul. Zur Einsparung von Bauraum sind die Diagnosemodule im Vergleich zu den Ventilmodulen verhältnismäßig schmal. Bei einer Ausführungsform, bei der die Ventilmodule und die Diagnosemodule auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet sind, in dem elektrische Leitungen und Fluidkanäle verlaufen, schränkt dies die Flexibilität beim Aufbau der Ventilbatterie erheblich ein. Es ist zwingend notwendig, für jedes Diagnosemodul einen dedizierten Montageplatz vorzusehen.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, die Flexibilität beim Aufbau einer fluidtechnischen Ventilbatterie zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei dem Diagnosemodul der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass es anstelle eines Ventilmoduls an einem der Montageplätze der Ventilbatterie montierbar ist, und dass es mit den Ventilbatterie-Kontaktmitteln kommunizierende Modul-Kontaktmittel aufweist, die zu einer Identifizierung des Diagnosemoduls in der Ventilbatterie als Diagnosemodul über die Bus-Kommunikationsverbindungen ausgestaltet sind. Ferner sind eine Ventilbatterie sowie ein Steuergerät für eine Ventilbatterie gemäß einem weiteren unabhängigen Anspruch zur Lösung der Aufgabe vorgesehen.

Anstelle eines Ventilmoduls kann demnach jederzeit ein Diagnosemodul in die Ventilbatterie eingebaut werden oder umgekehrt. Man erzielt dadurch eine große Flexibilität bei Aufbau der Ventilbatterie. Das Diagnosemodul ist leicht identifizierbar. Es meldet sich beispielsweise an einem Kommunikationsbus der Ventilbatterie an. Das Steuergerät ermittelt mit seinen Prüfmitteln, ob an einem Montageplatz ein Ventilmodul oder ein Diagnosemodul vorhanden ist. Bei dem erfindungsgemäßen Diagnosemodul ist dieselbe oder eine im wesentlichen gleiche Anschlußtechnik vorgesehen, wie bei den Ventilmodulen. Beispielsweise werden bauartgleiche oder bauartähnliche Steckkontakte verwendet. Die Ventilbatteriekontaktmittel sind sowohl für die Kontaktierung von Ventilmodulen als auch für die Kontaktierung erfindungsgemäßer Diagnosemodule ausgestaltet.

Die Ventilbatterie-Kontaktmittel sind beispielsweise an einem Trägerelement der Ventilbatterie vorgesehen. Prinzipiell möglich ist aber auch eine freitragende Konstruktion der Ventilbatterie, bei der die Ventilmodule und die Diagnosemodule beispielsweise mittels eines Zugankers miteinander verbunden werden. Beim Austausch eines Ventilmoduls gegen ein Diagnosemodul und umgekehrt kann derselbe Zuganker verwendet werden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der Beschreibung.

Zweckmäßigerweise ist bei den Montagplätzen ein Rastermaß vorgesehen, dem auch das erfindungsgemäße Diagnosemodul entspricht. Auch die Ventilmodule folgen diesem Rastermaß. Entsprechend wird die Tauschbarkeit von Diagnose- und Ventilmodulen ermöglicht. Dabei können unterschiedlich breite Module vorgesehen sein, die jedoch jeweils dem Rastermaß entsprechen. Somit kann beispielsweise ein Ventilmodul gegen zwei Diagnosemodule aufgetauscht werden und umgekehrt.

Das Diagnosemodul weist vorteilhaft ein Gehäuse mit einer im wesentlichen gleichen Außengestaltung wie ein Gehäuse eines Ventilmoduls auf. Die Ventilmodule haben zweckmäßigerweise eine im wesentlichen gleiche Außengestaltung. Die Maße der Module gleichen sich im wesentlichen, was die Tauschbarkeit erhöht.

Zweckmäßigerweise enthalten die Modul-Kontaktmittel Steckkontakte, z.B. elektrische Kontakte oder Kontakte für Lichtwellenleiter.

Zur Identifizierung eines Moduls in der Ventilbatterie als Diagnosemodul, gegebenenfalls als Ventilmodul, sind verschiedene Maßnahmen zweckmäßig:
Vorteilhafterweise enthalten die Modul-Kontaktmittel mindestens einen Kodier-Steckkontakt. Der Kodier-Steckkontakt kann beispielsweise eine Bus-Kommunikationsverbindung herstellen oder trennen.

Bei einer anderen Variante ist vorgesehen, dass die Ventilbatterie-Kontaktmittel beim Anlegen eines elektrischen Prüfatromes und/oder einer elektrischen Prüfspannung eine vorbestimmte elektrische Antwort geben. Die ventilbatterieseitigen Prüfmittel, beispielsweise die Prüfmittel des erfindungsgemäßen Steuergeräts, werten die Antwort des Diagnosemoduls aus.

Vorteilhafterweise ist dem Diagnosemodul ein über die Modul-Kontaktmittel auf einer Buskommunikationsverbindung versendbare Identifizierungsinformation zugeordnet. Beispielsweise können für Diagnosemodule und Ventilmodule unterschiedliche Bus-Adressbereiche reserviert sein. Zweckmäßigerweise geht die Identifizierungsinformation noch einen Schritt weiter: sie eignet sich dann zur Identifizierung mindestens einer Diagnosefunktion. Beispielsweise kann die Identifizierungsinformation anzeigen, ob ein Diagnosemodul zur Positionserfassung eines Ventilglieds und/oder zur Temperaturerfassung und/oder zur Zählung von Schaltzyklen eines zugeordneten Ventilmoduls ausgestaltet ist.

Bei einer besonders bevorzugten Bauform der Ventilbatterie, bei der diese ein Trägerelement mit einem oder mehreren Fluidkanälen enthält, ist es bevorzugt, dass das Diagnosemodul im montierten Zustand ein zur Fluidversorgung oder Fluident sorgung eines Ventilmoduls vorgesehenen Durchbruch an dem Trägerelement verschließt. Bei dem Diagnosemodul kann beispielsweise eine Dichtungsanordnung, z.B. in Form einer elastischen Dichtungs-Scheibe oder dergleichen, vorgesehen sein.

Insbesondere im Zusammenhang mit einer selbsttragenden Konstruktion der Ventilbatterie ist es bevorzugt, dass das Diagnosemodul einen Kanalabschnitt zur Bildung eines Fluidkanals in Kombination mit den Ventilmodulen der Ventilbatterie aufweist. Der oder die Fluidkanäle verlaufen in diesem Fall durch die Diagnose- und Ventilmodule hindurch. Zweckmäßigerweise ist bei einem derartigen Diagnosemodul eine seitlich angeordnete Dichtungsanordnung vorgesehen, die im montierten Zustand die Fluidkanäle druckdicht umschließt.

Das Diagnosemodul ist vorteilhafterweise in der Ventilbatterie zwischen zwei Ventilmodulen anordenbar, wobei es zur Diagnose der beiden benachbarten Ventilmodule ausgestaltet ist. Beispielsweise kann das Diagnosemodul die Stellung der Ventilglieder der beiden benachbarten Ventilmodule ermitteln.

Bei dem Diagnosemodul kann eine oder können mehrere der nachfolgend genannten Diagnosefunktionen vorteilhaft vorhanden sein:
Beispielsweise ist das Diagnosemodul zur Erfassung einer Position eines Ventilglieds des zugeordneten Ventilmoduls aus gestaltet. Es kann auch die Geschwindigkeit des Ventilglieds oder die Schaltzeit des Ventilglieds ermitteln. Weiterhin erfasst das Diagnosemodul zweckmäßigerweise die Temperatur des Ventilmoduls und/oder dessen Schaltzyklen. Eine weitere Variante sieht vor, dass das Diagnosemodul die Abluft und/oder ein Versorgungs-Druckmedium für das Ventilmodul analysiert.

Bei dem Diagnosemodul sind zweckmäßigerweise Speichermittel zur Speicherung von ermittelten Diagnoseparametern, beispielsweise der Anzahl von Schaltzyklen, vorhanden.

Das Diagnosemodul kann an dem Montageplatz in vielfältiger Weise montiert werden. Vorzugsweise ist es an dem Montageplatz steckbar. Eine zusätzliche und/oder alternative Verschraubung ist ebenfalls möglich.

Das erfindungsgemäße Steuergerät weist vorteilhafterweise ein Trägerelement auf, an dem die Ventilbatterie-Kontaktmittel angeordnet sind. In dem Trägerelement verlaufen zweckmäßigerweise Fluid-Kanäle, z.B. Druckluftversorgungskanäle und/oder Abluftkanäle.

Bei dem Steuergerät ist vorteilhaft ein Anschluss zum Anschließen eines Bediengerätes vorhanden. Mit dem Bediengerät kann ein erfindungsgemäßes Diagnosemodul zweckmäßigerweise parametriert werden. Beispielsweise können Schwellwerte eingegeben werden. In umgekehrter Richtung sind an dem Bedienge rät vorzugsweise von dem Diagnosemodul ermittelte Parameter ausgebbar, beispielsweise die Stellung eines Ventilgliedes. Es versteht sich, dass das Bediengerät einem oder mehreren Diagnosemodulen zugeordnet sein kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Ventilbatterie schräg von oben mit einem Steuergerät, einem Trägerelement, Ventilmodulen und Diagnosemodulen, und
2 eine seitliche Teil-Ansicht der Ventilbatterie gemäß 1 mit dem Trägerelement und je einem Ventilmodul und einem Diagnosemodul,
3 das Trägerelement und die Module gemäß 2 in einer perspektivischen Ansicht schräg von hinten, und
4 das Diagnosemodul und das Ventilmodul gemäß 2 in einer Ansicht von oben.
Bei einer erfindungsgemäßen Ventilbatterie 10 sitzen oben auf einem Trägerelement 12 eines Steuergerätes 11 Ventilmodule 13, 14, Diagnosemodule 15, 16 und Abluftmodule 17, 18. Die Module 13–18 weisen z.B. eine plattenartige Gestalt auf. Das Trägerelement 12 ist seitlich an ein Steuermodul 19 des Steuergerätes 11 angefügt. Die Ventilbatterie 10 dient beispielsweise zur Ansteuerung einer Maschine, einer Anlage oder einzelner Arbeitsgeräte, wobei die anzusteuernden Einrichtungen durch Fluidkraft, insbesondere pneumatisch, betrieben werden.
Das Trägerelement 12 enthält einen Verteilerblock 40, in dessen Innern sich ein Kanalsystem zur Versorgung der Ventilmodule 14 mit Fluid, insbesondere Druckluft, befindet. An der Vorderseite des Trägerelements 12 ist über Speiseanschlüsse 20 ein Druckmedium, z.B. Druckluft, einspeisbar, das über einen Speisekanal 21 zu den oben auf dem Trägerelement 12 sitzenden Ventilmodulen 14 gelangt. In Abhängigkeit von Ventilgliedern 22 der Ventilmodule 13 steht das Druckmedium in Arbeitskanälen 23 bzw. vorn am Trägerelement 12 angeordneten Arbeitsanschlüssen 24 zur Betätigung der an die Ventilbatterie 12 angeschlossenen Einrichtungen an. Von diesen Einrichtungen zurückströmendes Druckmedium gelangt über Abluft- bzw. Entlastungskanäle 25 zu den Abluftmodulen 17, 18, wo das Druckmedium bzw. die Abluft über Auslässe 26 entweichen kann. Die Abluftmodule 17, 18 können Schalldämpfer enthalten.
Zur Steuerung und Überwachung der Ventilbatterie 10 dient das Steuermodul 19. Das Steuermodul 19 kann von einer übergeordneten Steuerung 27 an einer Schnittstelle 28, z.B. einer CAN- Bus-Schittstelle (CAN = Controller Area Network), Steuerbefehle erhalten. In der umgekehrten Richtung sendet das Steuermodul 19 Meldungen an die Steuerung 27, die in der Figur schematisiert dargestellt ist.
Das Steuermodul 19 kommuniziert mit den Ventilmodulen 13, 14 und den Diagnosemodulen 15, 16 über einen internen Bus 29 der Ventilbatterie 10. Bei dem Bus 29 kann es sich beispielsweise um ein CAN-Bus oder einen Profibus handeln. Bevorzugt ist jedoch ein proprietärer Bus, der auf die Kommunikationsbedürfnisse der Ventilbatterie 10 speziell abgestimmt ist. Das Steuermodul 19 leistet in diesem Fall eine Übersetzungsfunktion zwischen der externen Busschnittstelle 28 und dem internen Bus 29.
Auf dem internen Bus 29 sind Bus-Kommunikationsverbindungen 30 zwischen dem Steuermodul 19 und den Modulen 13 bis 16 aufbaubar. Ferner können die Module 13 bis 16 auf dem Bus 29 unmittelbar miteinander kommunizieren.
Das Trägerelement 12 ist in einer Reihenrichtung 31 an das Steuermodul 19 angefügt. Dabei werden elektrische Verbindungen zwischen nicht dargestellten steuermodulseitigen Kontakten und Kontakten 32 am Trägerelement 12 hergestellt. Die Kontakte 32 dienen zur Herstellung elektrischer Verbindungen zu Busleitungen 33, die in der Reihenrichtung 31, also in Längsrichtung, im wesentlichen parallel zu den Kanälen 21, 25 verlaufen. Bei dem Trägerelement 12 verlaufen die Busleitungen 33 im von den Anschlüssen 20, 24 entfernten Bereich 34, den man auch als einen Kommunikationsbereich 34 bezeichnen bezeichnen kann. In Analogie dazu kann man den Bereich, in dem die Fluidkanäle 21, 23, 25 verlaufen, auch als Fluidbereich 35 des Trägerelements 12 bezeichnen.
Bei der Ventilbatterie 10 sind in der Reihenrichtung 31 das Abluftmodul 17, das Ventilmodul 13, das Diagnosemodul 15, das Ventilmodul 14, das Diagnosemodul 16 und das Abluftmodul 18 auf dem Trägerelement 12 montiert. Die Montage der vorgenannten Module gestaltet sich aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Diagnosemodule 15, 16 einfach. Die Ventil- und Diagnosemodule 13 bis 16 sind an Montageplätzen 36 bis 39 des Trägerelementes 12 montiert. Die dazu erforderliche Vorgehensweise wird im folgenden anhand der 2 und 3 näher erläutert, wobei dort lediglich das Ventilmodul 14 und das Diagnosemodul 16 gezeigt sind.
Die Diagnose- und Ventilmodule 13 bis 16 weisen vorliegend im wesentlichen gleiche Gehäuse 42 auf. Insbesondere sind deren Außenmaße nahezu identisch. Unterschiede ergeben sich im wesentlichen dadurch, dass an den Gehäusen 42 Funktionselemente angeordnet sind, die jedoch auf die Montierbarkeit am Trägerelement 12 keinen Einfluss haben. Die Module 13 bis 16 werden von oben her auf das Trägermodul 12 aufgesetzt bzw. in Bezug auf die Herstellung von elektrischen Kontakten aufgesteckt.
Sodann werden sie mit Schrauben 41, die die Gehäuse 42 der Module 13 bis 16 von oben her an den Gehäuseseiten durchdringen, in das Trägerelement 12 eingeschraubt. Die Ventilmodule 13, 14 stehen dann in Fluid-Verbindung mit den Kanälen 21, 23, 25, so dass Fluid aus diesen Kanälen durch an der Oberseite 43 des Verteilerblocks 40 angeordnete Durchbrüche 44 in die Ventilmodule 13, 14 bzw. aus diesen herausströmen kann. An der Unterseite der Ventilmodule 13, 14 und/oder an der Oberseite 43 sind vorzugsweise Dichtungsanordnungen vorgesehen, die eine druckdichte Verbindung zwischen den Ventilmodulen 13, 14 und dem Trägerelement 12 ermöglichen. Die Dichtungsanordnungen enthalten beispielsweise Dichtmatten oder – folien, die mit den Durchbrüchen 44 korrespondierende Durchbrüche aufweisen.
Bei den Diagnosemodulen 15, 16 ist es ebenfalls bevorzugt, dass sie die Durchbrüche 44 druckdicht verschließen. Beispielsweise sind jeweils flächige, insbesondere elastische Dichtungselemente unterseitig an den Gehäusen der Diagnosemodule 15, 16 angeordnet, die im montierten Zustand zwischen den Diagnosemodulen 15, 16 und dem Trägerelement 12 zu liegen kommen und die Durchbrüche 44 verschließen.
Die Montageplätze 36 bis 39 sind bei dem Trägerelement 12 in der Reihenrichtung 31 alle gleich breit. In Reihenrichtung 31 ist ein Rastermaß vorhanden. Die Module 13 bis 16 folgen diesem Rastermaß; sie haben dieselbe Breite wie die Montageplät ze 36 bis 39. Die Module 13 bis 16 sind im montierten Zustand unmittelbar aneinanderliegend. Die Seitenflächen der Module 13 bis 16 liegen aneinander. Zur Aufnahme der Schrauben 41 vorgesehene Vorsprünge 45 eines Moduls 13 bis 16 greifen in entsprechende Rücksprünge oder Aussparungen 46 eines jeweils benachbarten Moduls 13 bis 16 ein.
Wie die oben beschriebene fluidtechische Seite der Montage ist auch die kommunikationstechnische Seite der Montage der Module 13 bis 16 an dem Trägerelement 12 sehr einfach.
Beim Einstecken greifen Führungsvorsprünge 47 der Module 13 bis 16 in Führungsaufnahmen 48 am Trägerelement 12 ein. Die Führungsvorsprünge 47 stehen vor eine Stirnseite 49 der Module 13 bis 16 vor. Die Führungsaufnahmen 48 verlaufen in senkrechter Richtung an einer Begrenzungswand 50 des Trägerelements 12, die den Kommunikationsbereich 34 begrenzt. In diesem Kommunikationsbereich 34 verläuft auch eine Längsvertiefung 51 in der Längs- bzw. Reihenrichtung 31. Nach unten greifen vorstehende Abschnitte 52 der Gehäuse 42 in die Längsvertiefung 51 ein. Nach unten vorstehende Steckkontakte 53 bis 55 an den Abschnitten 52 dringen beim Einstecken der Module 13 bis 16 in Steckaufnahmen 56 im Bodenbereich der Längsvertiefung 51 ein, wobei sie mit den Busleitungen 33 in Verbindung treten. Die Module 13 bis 16 können dann Bus-Kommunikationsverbindungen auf dem Bus 29 aufbauen.
Bei den Ventilmodulen 13, 14 dienen die Steckkontakte 53 zur Ansteuerung eines oder mehrerer Ventilantriebe 57 durch das Steuermodul 19. Bei den Ventilantrieben 57, mit denen die Ventilglieder 22 unmittelbar und/oder mittels einer Vorsteuerventilanordnung betätigbar sind, handelt es sich beispielsweise um Spulenantriebe oder elektrostatische Antriebe. Die Steckkontakte 53 sind vorliegend beide gleichartig aufgebaut, wobei jeweils zwei gleiche Kontaktfahnen vorhanden sind.
Über die Steckkontakte 53 an den Ventilmodulen 13, 14 steuert das Steuermodul 19 einen oder mehrere Ventilantriebe 57 zum Betätigen der Ventilglieder 22 an. Bei den Ventilantrieben 57 handelt es sich beispielsweise um Spulenantriebe oder elektrostatische Antriebe. Die Steckkontakte 53 sind vorliegend beide gleichartig aufgebaut, wobei jeweils zwei Kontaktfahnen vorhanden sind.
Die Steckkontakte 54, 55, die einen Bestandteil von Modul-Kontaktmitteln der Diagnosemodule 15, 16 bilden, sind im wesentlichen gleich aufgebaut wie die Steckkontakte 53 der Ventilmodule 13, 14. Somit gleichen sich die Bus-Kommunikationsmittel der Module 13 bis 16 im wesentlichen, was die Verbindungstechnik sehr einfach macht.
Im Unterschied zu den Bus-Kommunikationsmitteln bei den Ventilmodulen 13 bis 14 ermöglichen die Bus-Kommunikationsmittel der Diagnosemodulen 15, 16 eine Identifizierung der Module 15, 16 als Diagnosemodule.
Bei dem Diagnosemodul 16 sind zur Identifizierung am Bus 29 mehrere Varianten vorgesehen, die einzeln oder in Kombination miteinander bei einem erfindungsgemäßen Diagnosemodul verwirklicht sein können.
Der Steckkontakt 55 ist als ein Kodier-Steckkontakt ausgestaltet. Er weist eine kürzere Kontaktfahne 58 sowie eine längere Kontaktfahne 59 auf, die der Kontaktfahne 58 beim Einstecken des Diagnosemoduls 16 vorauseilt. Die Kontaktfahne 58 weist dieselbe Länge auf wie die Kontaktfahnen der ventilmodulseitigen Steckkontakte 54. Die Kontaktfahne 59 schließt oder öffnet eine Bus-Kommunikationsverbindung 30 auf dem Bus 29, so dass das Steuermodul 19 anhand des geänderten Zustandes der Bus-Kommunikationsverbindung 30 ermitteln kann, dass das Diagnosemodul 16 in den Bus 29 eingesteckt ist. Auch das Diagnosemodul 15 könnte einen Kodierstecker aufweisen, wobei dann beispielsweise der andere Steckkontakt 54 als Kodierstecker mit einer vorauseilenden Kontaktfahne ausgestaltet sein könnte.
Eine weitere Identifizierungsmöglichkeit der Diagnosemodule 15, 16 ist durch deren Antwortverhalten beim Anlegen eines elektrischen Prüfstroms oder einer elektrischen Prüfspannung gegeben. Hierfür ist beispielsweise bei dem Diagnosemodul 16 ein Widerstand 60 vorhanden, der zwischen die Steckkontakte 54, 55 geschaltet ist. Der Widerstand 60 bildet einen Bestandteil der Modul-Kontaktmittel des Diagnosemoduls 16. Ein Prüfmittel 61 des Steuermoduls 19 legt beispielsweise an die mit den Steckkontakten 54, 55 verbundenen Busleitungen 33 eine Prüfspannung oder einen Prüfstrom an. Am Widerstand 60 fällt dann eine vorbestimmte Spannung ab, die von dem Prüfmittel 61 gemessen wird. Den Diagnosemodulen 15, 16 können beispielsweise unterschiedliche Widerstände 60 zugeordnet sein. Es können auch bei den Ventilmodulen 14, 15 entsprechende Widerstände vorgesehen sein, wobei der jeweilige Widerstandswert Aufschluss über die Funktion des Moduls als Ventilmodul oder Diagnosemodul gibt.
Eine weitere Variante zur Identifizierung der Funktion der Module 13 bis 16 bei der Kommunikation mit dem Steuermodul 19 sowie bei der Kommunikation untereinander ist in den jeweiligen Bus-Nachrichten enthalten. Für die Diagnosemodule 15, 16 ist dabei ein erster Adressbereich, für die Ventilmodule 13, 14 ein zweiter Adressbereich vorgesehen. Anhand des benutzten Adressbereiches ermittelt das Steuermodul 19 die jeweilige Funktion eines Moduls 13 bis 16.
Darüber hinaus sind die Diagnosemodule 15, 16 zu einer weitergehenden Identifizierung am internen Bus 29 ausgestaltet. Die Diagnosemodule 15, 16 senden Identifizierungsinformationen ihrer jeweiligen Diagnosefunktionen. Die Identifizie rungsinformationen können beispielsweise in der vorgenannten Adressangabe oder einem sonstigen Bestandteil einer Busnachricht enthalten sein. Nachfolgend werden die unterschiedlichen Diagnosefunktionen der Diagnosemodule 15, 16 erläutert.
Das Diagnosemodul 15 ist zwischen den Ventilmodulen 13, 14 angeordnet. Es ist zur Diagnose beider Ventilmodule 13, 14 ausgestaltet. Das Diagnosemodul 15 erfasst die Position, die Geschwindigkeit und die Schaltzeit der Ventilglieder 22 der Ventilmodule 13, 14. Hierfür sind beispielsweise magnetisch wirkende Sensoren, Zeitmessglieder und dergleichen beim Diagnosemodul 15 vorhanden. Derartige Sensoren sind auch durch die geschlossenen Gehäuse 42 der Module 13 bis 16 hindurch wirksam.
4 zeigt ein Detail des Ventilmoduls 13 und des Diagnosemoduls 15 in einer Ansicht nach oben. An einer Platine 70 des Ventilmoduls 15 sind Positionssensoren 71, 72 angeordnet. Die Sensoren 71, 72 ermitteln, beispielsweise auf magnetischem Wege, in welchem Abstand sich das Ventilglied von Endanschlägen 73, 74 befindet.
Das Diagnosemodul 16 dient zur Analyse von Druckmedium in den Kanälen 21, 25. Beispielsweise erfasst es einen Abluftparameter und/oder einen Druckmediumparameter von den Speisekanal 21 durchströmendem Druckmedium. Anhand eines Abluftparameters ist beispielsweise ermittelbar, ob das benachbarte Ventilmo dul 15 korrekt arbeitet oder ob beispielsweise eine Störung vorliegt. Zur Ermittlung derartiger Abluft- bzw. Druckmedium-Parameter stehen unten Drucksensoren 64 vor das Diagnosemodul 16 vor, die im montierten Zustand des Moduls in die Entlastungskanäle 25 hineinragen können, um dort z.B. das Abluft-Verhalten des benachbarten Ventilmoduls 15 zu erfassen. In einem Speichermittel 63, z.B. einem Flash-Baustein, das auf einer Platine 62 angeordnet ist, speichert das Diagnosemodul 16 ermittelte Mess-Parameter.
Das Diagnosemodul 16 zeigt erfasste Messwerte an Anzeigemitteln 65, beispielsweise Leuchtdioden an. An den Anzeigemitteln 65 ist ermittelbar, ob bei dem Ventilmodul 15 eine Fehlfunktion vorliegt, was z.B. durch eine rote Leuchtanzeige signalisiert wird.
Weiterhin meldet das Diagnosemodul 16 – wie auch das Diagnosemodul 15 – erfasste Diagnoseparameter über den Bus 29 an das Steuermodul 19. Das Steuermodul 19 übermittelt diese Diagnoseparameter zudem an ein Bediengerät 66, das die Parameter an einer Anzeigevorrichtung 67, beispielsweise einem LCD-Display anzeigt. Es ist auch möglich, dass das Bediengerät 66 unmittelbar, beispielsweise über eine Steckvorrichtung 68, mit dem internen Bus 29 verbunden ist und direkt mit den Modulen 13 bis 16 über diesen Bus 29 kommuniziert. Das Bediengerät 66 dient im vorliegenden Fall auch zur Parametrierung der Diagnosemodule 14, 16. Beispielsweise können über Einga bemittel 69, z.B. eine Tastatur, Schwellwerte, z.B. Temperaturschwellwerte und/oder Druckschwellwerte, eingegeben werden, bei deren Überschreitung das Diagnosemodul 16 eine Fehlermeldung an den Anzeigemitteln 65 ausgibt.
Vorzugsweise sind die Diagnosemodule 15, 16 für eine Präventive Diagnose ausgestaltet. Sie erfassen dazu beispielsweise die Anzahl von Schaltspielen, die die Ventilmodule 13, 14 durchführen, ermitteln Temperaturwerte, Druckwerte oder dergleichen. Anhand derartiger Parameter können die Diagnosemodule 15, 16 und/oder das Bediengerät 66 und/oder das Steuermodul 19 einen Verschleißzustand der Ventilmodule 13, 14 ermitteln. Die Diagnosemodule 15, 16 zeigen dann beispielsweise an, dass aufgrund eines vorbestimmten Verschleißes eines oder beide Ventilmodule 13 demnächst gewartet werden müssen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind ohne weiteres mög1ich.
Beispielsweise kann an das Trägerelement 12 ein weiteres Trägerelement in der Reihenrichtung 31 angereiht werden, auf das in der erfindungsgemäßen Weise Diagnose- oder Ventilmodule wahlweise gesteckt werden können.
Eine andere Anordnung der Module 13 bis 16 auf dem Trägerelement 12 ist ohne weiteres möglich. Beispielsweise könnten ohne großen Montageaufwand die Ventilmodule 13, 14 zwischen den Diagnosemodulen 15, 16 angeordnet werden, wobei man beispielsweise die Module 13 und 15 tauscht. Die Diagnosemodule 15, 16 identifizieren sich dann wieder bei dem Steuermodul 19, über das dann die Diagnosefunktionen der Diagnosemodule 15, 16 abgerufen werden können.
Es versteht sich, dass alternativ auch eine selbstragende Konstruktion denkbar ist, wobei die Ventilmodule und Diagnosemodule vorzugsweise scheibenartig ausgestaltet sind. Beispielsweise könnte der Verteilerblock 40 etwa entsprechend der Montageplätze 36 bis 39 in Scheiben aufgeteilt sein, wobei jeweils eine Scheibe einem Ventilmodul zugeordnet, insbesondere fest mit diesem verbunden ist oder durch dieses gebildet wird. In diesem Fall spricht man von Ventilscheiben bzw. Diagnosescheiben, die jeweils Kanalabschnitte zur Bildung der Kanäle 21, 25 aufweisen. Die Scheiben können beispielsweise mittels eines Zugankers miteinander verbunden sein.
Die übergeordnete Steuerung 27 kann beispielsweise durch ein Prozessleitsystem gebildet sein. Die Schnittstelle 28 ist beispielsweise eine Feldbusschnittstelle.

Claims

Diagnosemodul zur Anreihung an mindestens ein Ventilmodul (13, 14) einer fluidtechnischen Ventilbatterie (10) mit mehreren Arbeitsanschlüssen (24) zum Anschluss und Ansteuern einer Maschine, einer Anlage oder einzelner Arbeitsgeräte, wobei die anzusteuernden Einrichtungen durch Fluidkraft betrieben werden, wobei die Ventilbatterie (10) in einer Reihenrichtung angeordnete Montageplätze (36–39) für Ventilmodule (13, 14) aufweist, die jeweils mindestens ein mit einem beweglichen Ventilglied (22) ausgestattetes Ventil enthalten, wobei an den Montageplätzen (36–39) Ventilbatterie-Kontaktmittel (56) zur Herstellung von Bus-Kommunikationsverbindungen (30) mit den Ventilmodulen (13, 14) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass es anstelle eines Ventilmoduls (13, 14) an einem der Montageplätze (36–39) der Ventilbatterie (10) montierbar ist, und dass es mit den Ventilbatterie-Kontaktmitteln (56) kommunizierende Modul-Kontaktmittel (54, 55; 60) aufweist, die zu einer Identifizierung des Diagnosemoduls (15, 16) in der Ventilbatterie als Diagnosemodul über die Bus-Kommunikationsverbindungen (30) ausgestaltet sind.
Diagnosemodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es ein einem Rastermaß der Montageplätze (36–39) entsprechendes Rastermaß aufweist.
Diagnosemodul nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Gehäuse (42) mit einer im wesentlichen gleichen Außengestaltung wie ein Gehäuse (42) eines Ventilmoduls (13, 14) aufweist, wobei die Ventilmodule (13, 14) im Wesentlichen gleiche Außengestaltungen haben.
Diagnosemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modul-Kontaktmittel (54, 55; 60) Steckkontakte enthalten.
Diagnosemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modul-Kontaktmittel (54, 55; 60) mindestens einen Kodier-Steckkontakt (59) aufweisen.
Diagnosemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Modul-Kontaktmittel (54, 55; 60) beim Anlegen eines elektrischen Prüfstroms und/oder einer elektrischen Prüfspannung eine vorbestimmte elektrische Antwort geben.
Diagnosemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ihm eine über die Modul-Kontaktmittel (54, 55; 60) auf einer Bus-Kommunikationsverbindung (30) versendbare Identfizierungsinformation zugeordnet ist.
Diagnosemodul nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Identfizierungsinformation zur Identifizierung mindestens einer Diagnosefunktion geeignet ist.
Diagnosemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es im montierten Zustand einen zur Fluidversorgung oder Fluidentsorgung eines Ventilmoduls (13, 14) vorgesehenen Durchbruch (44) an einem Trägerelement (12) der Ventilbatterie (10) verschließt.
Diagnosemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Kanalabschnitt zur Bildung eines Fluid-Kanals in Kombination mit den Ventilmodulen (13, 14) der Ventilbatterie (10) aufweist.
Diagnosemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in der Ventilbatterie (10) zwischen zwei Ventilmodulen (13, 14) anordenbar ist, und dass es zur Diagnose der beiden benachbarten Ventilmodule (13, 14) ausgestaltet ist.
Diagnosemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es zur Erfassung einer Position und/oder einer Geschwindigkeit und/oder der Schaltzeit des Ventilglieds (22) eines zugeordneten Ventilmoduls (13, 14) und/oder der Temperatur des Ventilmoduls (13, 14) und/oder der Schaltzyklen des Ventilmoduls (13, 14) ausgestaltet ist.
Diagnosemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Erfassungsmittel zur Erfassung mindestens eines Abluft-Parameters und/oder eines Druckmedium-Parameters von zur Versorgung des zugeordneten Ventilmoduls (13, 14) vorgesehenem Druckmedium aufweist.
Diagnosemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es Speichermittel (63) zur Speicherung von ermittelten Diagnoseparametern aufweist.
Diagnosemodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es an dem Montageplatz (36–39) steckbar ist.
Steuergerät für eine fluidtechnische Ventilbatterie (10) mit mehreren Arbeitsanschlüssen (24) zum Anschluss und Ansteuern einer Maschine, einer Anlage oder einzelner Arbeitsgeräte, wobei die anzusteuernden Einrichtungen durch Fluidkraft betrieben werden, wobei die Ventilbatterie (10) in einer Reihenrichtung angeordnete Montageplätze (36–39) für Ventilmodule (13, 14) aufweist, die jeweils mindestens ein mit einem beweglichen Ventilglied (22) ausgestattetes Ventil enthalten, wobei an den Montageplätzen (36–39) Ventilbatterie-Kontaktmittel (56) zur Herstellung von Bus-Kommunikationsverbindungen (30) mit den Ventilmodulen (13, 14) vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einem der Montageplätze (36–39) ein Diagnosemodul (15, 16) anstelle eines Ventilmoduls (13, 14) montierbar ist, das mit den Ventilbatterie-Kontaktmitteln (56) kommunizierende Modul-Kontaktmittel (54, 55; 60) aufweist, die zu einer Identifizierung des Diagnosemoduls (15, 16) in der Ventilbatterie als Diagnosemodul über die Bus-Kommunikationsverbindungen (30) ausgestaltet sind, und dass das Steuergerät Prüfmittel zur Prüfung aufweist, ob an dem mindestens einen Montageplatz das Diagnosemodul (15, 16) oder ein Ventilmodul (13, 14) montiert ist.
Steuergerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfmittel zur Auswertung eines Kodier-Steckkontaktes (59) des Diagnosemoduls (15, 16) und/oder einer von dem Diagnosemodul (15, 16) auf einer Bus-Kommunikationsverbindung (30) versendeten Identfizierungsinformation und/oder zur Auswertung einer elektrischen Antwort des Diagnosemoduls (15, 16) auf einen elektrischen Prüfstrom und/oder eine elektrische Prüfspannung ausgestaltet sind.
Steuergerät nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Trägerelement (12) aufweist, an dem die Ventilbatterie-Kontaktmittel (56) angeordnet sind.
Steuergerät nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass es einen Anschluss (68) zum Anschließen eines Bediengerätes (66) aufweist, mit dem das Diagnosemodul (15, 16) parametriebar ist und/oder an dem von dem Diagnosemodul (15, 16) ermittelte Parameter ausgebbar sind.
Ventilbatterie mit mindestens eine Diagnosemodul (15, 16) nach einem der Ansprüche 1 bis 15 und/oder einem Steuergerät (11) nach einem der Ansprüche, 16 bis 19.